Elucidation of Reaction Mechanism and System Development of Hydrogen Peroxide Generation by Carbon Nitride Coordinated with Group 15 Element

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02847
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Ohno Teruhisa 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10203887)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 直也 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (10452822)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: グラファイト型窒化炭素 / 過酸化水素合成 / 選択的酸素還元 / 原子状金属イオン固定化 / 二電子酸素還元

Outline of Final Research Achievements

Rcsec2rcsec3Hydrogen peroxide (H2O2) is expected to replace hydrogen as a fuel for next-generation fuel cells.
In our laboratory, we have developed an environmentally benign powder catalyst and photoelectrochemical system for highly efficient production of hydrogen peroxide from water and oxygen at room temperature and pressure, using only light energy such as sunlight.
As a result, we established for the first time in the world the technology to immobilize Au, Sb, and K atomically in the framework of graphite-type carbon nitride (PCN) and succeeded in developing the world's highest performance photocatalyst that produces H2O2 and OH radicals from oxygen and water in a quantum yield of about 90%.

Free Research Field

光触媒化学、光電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々が開発した原子状でAu, Sb, Kなどをグラファイト型窒化炭素骨格内に固定化した新規な光触媒(SAPC)は、再生可能エネルギーである太陽光を光源として光の利用率が９０％以上に達するH2O2及びOHラジカル生成能力を達成しました。開発したSAPCは、大量生産が可能な材料であることから社会実装も視野に入っている。
そのため触媒の応用範囲としては、１．現在のH2O2工業製造プロセスにとって変わる光触媒プロセスの可能性が非常に高いことから、社会的インパクトは非常に大きいと考えている。２．非常に高いOHラジカル生成能力を発揮する光触媒であることから、水処理などのシステム開発できると確信している。